近年来国内外研制了一系列的微机型综合保护装置,这些装置的特点恰好适应了F-C回路对保护的要求,下面针对电动机和低压变压器的保护分别加以分析和说明。定制熔断器为电动机供电的F-C回路保护配置,F-C回路供电的电动机,其容量一般在200kW以下,通常装设有下列保护:电流速断保护、过负荷保护、负序过流保护、单相接地保护、起动时间过长保护和低电压保护。此外,由于FC回路有单相断线可能(熔断器一相熔断),还应有断相(不平衡)保护。(1)电流速断保护。作为电动机定子绕组和回路供电电缆相间短路故障的保护。综合保护装置保护定值可设定速断高值与速断低值,高值为电动机起动过程中的速断定值,低值为电动机起动完成后,正常运行中的速断定值。电动机起动时间可在定值中设置,从而提高速断保护的灵敏度。(2)过负荷保护。主要用于防止电动机运行中因过负荷、不对称过负荷、断线等引起的过热,可作为保护的后备。(3)负序过流保护。作为电机电流不平衡的一种保护,电动机起动结束保护自动投入。
当真空接触器额定短路开断电流为4kA时,综合保护装置的过流闭锁电流为3.3kA。但是,重庆熔断器为防止测量TA饱和、导致保护装置大电流闭锁出口失效,回路配置TA的变比不能太小,以保证闭锁电流的整定值小于TA的饱和电流。当保护装置没有大电流闭锁功能时,若高压熔断器熔断电流小于高压接触器允许断开电流,则电流速断保护不必退出,若高压熔断器熔断电流大于高压接触器允许断开电流,则电流速断保护需退出。过负荷保护。电动机回路长时间过负荷运行会引起电动机定子过热,并引起电机绝缘老化,甚至电机烧毁或发生严重短路,过负荷保护是电动机回路的主保护之一,反映电动机过负荷程度。当电动机在过负荷运行时,由于回路电流较小,一般考虑由真空接触器动作进行保护。过负荷保护的动作时间要与电动机允许的过负荷时间配合,一般情况下取电动机的最长起动时间。定制熔断器综合保护装置提供的过负荷保护均为反时限保护,曲线随发热时间常数及冷、热态运行情况不同上下变化。在曲线选择时,除考虑电动机的实际发热常数和运行工况外,尚应考虑躲过电动机起动及所选曲线与熔断器特性曲线交点对应的电流值小于接触器的额定开断电流两种情况。
3~10kV电网单相接地跳闸的中性点接地方式主要指低电阻接地方式,当接地电流大于15A时中性点经高电阻接地系统也要求立即跳闸,电阻接地系统的主要特点如下。1)高电阻接地方式以限制单相接地故障电流为目的,并可防止和阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压,主要用于200MW以上大型发电机回路和某些3~10kV配电网。2)定制熔断器低电阻接地方式可获得一个大的阻性电流叠加在故障点上,具有可以快速切除故障,过电压水平低,谐振过电压不能发展的特点,可以减少绝缘老化效应,延长设备寿命,自动隔离故障等优点。低电阻接地方式的接地故障电流可达100~1000A甚至更大。这种大的接地故障电流会带来些问题,包括电缆接地时,大的电弧电流可能影响电缆通道内其它相邻电。限制过电压的保护措施,缆,扩大事故;接地故障电流过大,导致大的热容量电阻制造困难;接地故障电流引起地电位升高,甚至超过了通信线路、低压电气线路和人身保安要求的安全允许值。为了克服低电阻接地方式的大接地故障电流的影响,目前在工程中一般采取适当增大接地电阻阻值的方式,重庆熔断器使阻性电流大于容性电流但不能超过一定范围,以限制过电压不超过2.6倍,同时可以保证接地保护的灵敏度和选择性,保证设备人身安全。
真空接触器的控制回路应满足下列要求:1)控制电源电压应与厂用电控制系统电压一致,采用直流11V或220V,也可以采用交流220V。定制熔断器控制电压应不小于额定值的85%,也不应大于额定值110%,分闸回路的控制电压应不超过额定值的120%。2)接触器的最小合闸电压应不小于额定电压的85%,最小跳闸电压也应不小于额定电压的65%。3)熔断器操作完成后,接触器(电保持型接触器除外)的合、跳闸线圈应自动断开合、跳闸回路。4)具有防止接触器多次合跳的“防跳”功能。5)能监控控制电源及跳闸回路、备用设备自动投入回路的完好性。6)事故跳闸及备用设备投入应有明显的信号。7)真空接触器的辅助触头的数量应满足控制和连锁的要求。8)真空接触器宜具有与开关柜的机械防误操作连锁结构。重庆熔断器根据工程经验,接触器回路的“防跳”功能尤其重要。当开关柜或接触器发生机械故障时发岀合闸命令(即合闸到故障点),此时如果缺少“防跳”回路或者“防跳”回路不完全,即使发出保护跳闸命令或者手动跳闸命令。
3kV、10kV 电压等级的高压熔断器在电流特性上与 6kV 等级的差别不大,当高压厂用电系统额定电压为3kV或10kV时,重庆熔断器采用F-C回路供电的电动机和变压器的最大容量可暂按其额定电流与6kV系统初步确定的1250kW 电动机和 1600kVA 低压厂用变压器的额定电流相等原则来初步确定,再根据工程中采用的具体设备规范进行核算和调整。电流相等原则是指可采用 F-C 回路供电的 3、10kV 最大负荷的额定电流与可采用F-C 回路供电的6kV最大负荷的额定电流相等,例如6kV系统可采用F-C回路供电的最大电动机容量为1250kW,其额定电流为150.4A,则3kV系统可采用F-C 回路供电且额定电流为150.4A 的电动机容量为 625kW,10kV 系统为2083kW。定制熔断器由于F-C回路无法实现差动保护功能,当工程中对 2000kW 或 2000kVA 及以上设备装设差动保护时,10kV 系统的供电负荷容量上限均小于2000kW或2000kVA。另外,目前大部分制造厂生产的10kV等级高压熔断器电流较小.其能供电的负荷无法达到表4-2中给出的容量,实际设计中建议予以考虑。高压熔断器与真空接触器的保护配合,F -C回路中的培断器作为保护电器,可在大的故障电流下通过断开回路提供保护。
扩散是弧柱内自由电子、正离子逸出弧柱以外,到周围冷介质中去的过程。扩散是由于带电质点的不规则热运动,以及空间电荷的分布不均匀,使电弧中的高温离子由密集的空间向密度小,温度低的方向扩散。定制熔断器电弧和周围介质的温度差以及离子浓度差越大扩散作用也越强。扩散出来的离子,因冷却而相互结合,成为中性质点显然,如果游离过程大于去游离过程,电弧将继续燃烧,并越烧越旺,如果去游离过程大于游离过程,电弧便越来越小,最后电弧将熄灭。由此分析,熄灭电弧的基本方法是设法冷却电弧,设法加强复合和扩散形成的去游离过程。高压限流熔断器熄灭电弧的基本原理,就是当熔体元件熔化而出现电弧后,迫使电弧深入到周围填料石英砂构成的缝隙中去,根据狭缝灭弧原理,电弧与石英砂紧密接触,使电弧急剧冷却,从而迫使电流急剧下降到零。当预期电流非常大,熔体元件熔化、蒸发、出现间隙及电弧时,这一过程在非常短的时间之内就已经完成,熔体元件在来不及向周围填料石英砂传热的情况下,就已经熔断并形成电弧。
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